Studija pronalazi ključ za produljenje trajanja baterije: interakcije između čestica

Prema izvješćima stranih medija, Feng Lin, izvanredni profesor na Odsjeku za kemiju na Virginia Tech College of Science, i njegov istraživački tim otkrili su da se čini da je rano propadanje baterije potaknuto svojstvima pojedinačnih čestica elektroda, ali nakon desetaka punjenja Nakon petlje, važnije je kako se te čestice uklapaju.

"Ova studija otkriva tajne kako dizajnirati i proizvesti baterijske elektrode za dug vijek trajanja baterije", rekao je Lin. Trenutačno Linov laboratorij radi na redizajniranju baterijskih elektroda kako bi se stvorila elektroda s brzim punjenjem, nižom cijenom, duljim vijekom trajanja i ekološki prihvatljivom arhitekturom.

0
Komentar
prikupiti
kao
tehnologija
Studija pronalazi ključ za produljenje trajanja baterije: interakcije između čestica
GasgooLiu Liting5小时前
Prema izvješćima stranih medija, Feng Lin, izvanredni profesor na Odsjeku za kemiju na Virginia Tech College of Science, i njegov istraživački tim otkrili su da se čini da je rano propadanje baterije potaknuto svojstvima pojedinačnih čestica elektroda, ali nakon desetaka punjenja Nakon petlje, važnije je kako se te čestice uklapaju.

"Ova studija otkriva tajne kako dizajnirati i proizvesti baterijske elektrode za dug vijek trajanja baterije", rekao je Lin. Trenutačno Linov laboratorij radi na redizajniranju baterijskih elektroda kako bi se stvorila elektroda s brzim punjenjem, nižom cijenom, duljim vijekom trajanja i ekološki prihvatljivom arhitekturom.

Izvor slike: Feng Lin

"Kada arhitektura elektrode omogući svakoj pojedinačnoj čestici brzi odgovor na električne signale, imat ćemo sjajan alat za brzo punjenje baterija", rekao je Lin. “Uzbuđeni smo što možemo omogućiti naše razumijevanje sljedeće generacije jeftinih baterija za brzo punjenje. ”

Istraživanje je provedeno u suradnji s nacionalnim akceleratorskim laboratorijem SLAC Ministarstva energetike SAD-a, Sveučilištem Purdue i Europskim postrojenjem za sinkrotronsko zračenje. Zhengrui Xu i Dong Ho, postdoktorandi u Linovom laboratoriju, također su koautori na radu, vodeći proizvodnju elektroda, proizvodnju baterija i mjerenja performansi baterija, te pomažu u eksperimentima s rendgenskim zrakama i analizi podataka.

"Osnovni građevni blokovi su ove čestice koje čine elektrode baterije, ali kada se povećaju, te čestice međusobno djeluju", rekao je SLAC znanstvenik Yijin Liu, suradnik na Stanford Synchrotron Radiation Light Source (SSRL). "Ako želite napraviti bolje baterije, morate znati kako sastaviti čestice."

Kao dio studije, Lin, Liu i drugi kolege koristili su se tehnikama računalnog vida kako bi proučili kako se pojedinačne čestice koje čine elektrode punjivih baterija razgrađuju tijekom vremena. Ovaj put cilj nije proučavati samo pojedinačne čestice, već i načine na koje one rade zajedno kako bi produžile ili smanjile trajanje baterije. Konačni cilj je naučiti nove načine za produljenje vijeka dizajna baterija.

Kao dio studije, tim je proučavao katodu baterije X-zrakama. Koristili su rendgensku tomografiju kako bi rekonstruirali 3D sliku katode baterije nakon različitih ciklusa punjenja. Zatim su te 3D slike izrezali u niz 2D odsječaka i koristili metode računalnog vida za identifikaciju čestica. Osim Lina i Liua, studija je uključivala postdoktoranda SSRL-a Jizhou Lija, profesora strojarstva Sveučilišta Purdue Keijea Zhaoa i studenta diplomskog studija Sveučilišta Purdue Nikhila Sharmu.

Istraživači su u konačnici identificirali više od 2000 pojedinačnih čestica, računajući ne samo pojedinačne karakteristike čestica kao što su veličina, oblik i hrapavost površine, već i značajke kao što su koliko su često čestice bile u izravnom kontaktu jedna s drugom i koliko su čestice promijenile oblik.

Zatim su pogledali kako je svako svojstvo uzrokovalo razgradnju čestica i otkrili da su nakon 10 ciklusa punjenja najveći čimbenici svojstva pojedinačnih čestica, uključujući koliko su čestice sferične i omjer volumena čestice i površine. Nakon 50 ciklusa, međutim, svojstva uparivanja i grupe potaknula su razgradnju čestica - poput toga koliko su dvije čestice bile udaljene, koliko se oblik promijenio i jesu li izduženije čestice u obliku nogometne lopte imale sličnu orijentaciju.

"Razlog više nije samo sama čestica, već interakcija čestica-čestica", rekao je Liu. Ovo je otkriće važno jer znači da proizvođači mogu razviti tehnike za kontrolu tih svojstava. Na primjer, mogli bi koristiti magnetska ili električna polja. Poravnavajući izdužene čestice jedna s drugom, najnovija otkrića sugeriraju da će to produžiti vijek trajanja baterije.”

Lin je dodao: “Intenzivno smo istraživali kako postići da EV baterije rade učinkovito u uvjetima brzog punjenja i niske temperature. Osim dizajniranja novih materijala koji mogu smanjiti troškove baterija korištenjem jeftinijih i obilnijih sirovina, naš laboratorij je također ulagao stalne napore da se razumije ponašanje baterije izvan ravnoteže. Počeli smo proučavati materijale baterija i njihovu reakciju na teška okruženja.”